CONCESSIONE SERGNANO STOCCAGGIO PROGETTO

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1 Stogit Stoccaggi Gas Italia S.p.A. Sede Operativa di Crema GIAC - Giacimenti CONCESSIONE SERGNANO STOCCAGGIO PROGETTO P>Pi TECNICHE E PROGRAMMA DI MONITORAGGIO 0 Emissione E. Cairo D. Marzorati Aprile 2010 REV. DESCRIZIONE PREPARATO APPROVATO DATA 1

2 INDICE INTRODUZIONE Monitoraggio di base 1 - MISURE DI PRESSIONE E DI SATURAZIONE GAS-ACQUA 2 - MONITORAGGIO ALTIMETRICO CON INTERPRETAZIONE IMMAGINI DA SATELLITE Monitoraggio avanzato 3 - MONITORAGGIO SISTEMA POZZI 4 - MONITORAGGIO GEOCHIMICO-AMBIENTALE 5 - MONITORAGGIO MICROSISMICO E GEODETICO DI POZZO 2

3 INTRODUZIONE L esercizio dei giacimenti di stoccaggio in condizioni di sovrapressione, prassi già consolidata a livello internazionale, è considerata una soluzione tecnica conveniente ed efficace per conseguire un ottimizzazione della gestione operativa, attraverso il miglioramento delle prestazioni iniettive ed erogative. Nell ambito di un piano di potenziamento dell attività di stoccaggio il giacimento di Sergnano, oggetto di una serie di studi mirati ad acquisire conoscenze dettagliate degli aspetti geologici e dinamici, è stato individuato fra quelli potenzialmente idonei per la realizzazione di un progetto di superamento della pressione originaria (P>Pi). Il progetto, che prevede anche una serie di interventi operativi, fra cui la perforazione di nuovi pozzi di infilling, intende perseguire un ottimizzazione della gestione e delle prestazioni in termini di portata di punta ed un ampliamento della capacità di stoccaggio. Questa nota è stata predisposta con le seguenti finalità: illustrare le principali tecniche di monitoraggio applicabili nel giacimento di Sergnano, ritenute in grado di garantire un corretto e sicuro esercizio nell attività di stoccaggio a P>Pi proporre un programma di monitoraggio per il controllo di parametri riguardanti sia il giacimento che gli aspetti di carattere ambientale Le metodologie prese in considerazione, in parte già consolidate nel progetto sperimentale messo a punto da alcuni anni nell ambito della Concessione Settala Stoccaggio, ma in molti casi innovative e ad elevato contenuto tecnologico, sono inserite in un progetto integrato in grado di fornire un panorama completo sia per quanto riguarda il contesto geologico che quello ambientale ed antropico (fig. 1). Il sistema integrato, denominato SisMoGiS (acronimo di Sistema di Monitoraggio integrato Giacimenti di Stoccaggio gas), include: la gestione di un insieme di reti di installazioni automatizzate di misura in continuo di parametri geofisici, geochimici, geotecnici, geomeccanici e ambientali il monitoraggio di eventuali emissioni di gas naturale in punti critici localizzati a priori, quali i cluster di pozzi o strutture geologiche permeabili, con rilevamenti in aria, suolo e acquifero tecniche di remote sensing per monitoraggio areale periodico su vasta scala e campagne periodiche mobili di campionamento ed analisi dei gas in aria, suolo e acquifero 3

4 la gestione dei dati attraverso un'opportuna infrastruttura di acquisizione, archiviazione, presentazione e interpretazione dati (sistema informativo). Le attività descritte sono finalizzate alla verifica del corretto esercizio del giacimento a pressione superiore a quella originaria di scoperta, attraverso l'esecuzione di un piano di controlli mirati, realizzato sia con interventi di carattere operativo (dati di pozzo) che con analisi e studi di natura geochimica, geomeccanica e geodinamica. Il programma di monitoraggio, calibrato in base alle principali caratteristiche geologicostrutturali e dinamiche del giacimento e alla massima pressione di esercizio prevista, intende verificare il contenimento del gas all interno del giacimento di stoccaggio in tutte le condizioni di funzionamento previste. Il programma operativo messo a punto per l esercizio del giacimento a P>Pi, distinto in una fase di attuazione immediata (monitoraggio di base, per P<105%) e in una successiva e integrativa, a maggiore contenuto tecnologico, in parte sperimentale (monitoraggio avanzato, per P>105%), si avvale delle seguenti metodologie di indagine: MONITORAGGIO DI BASE (operatività immediata) MISURE DI PRESSIONE E DI SATURAZIONE GAS-ACQUA MONITORAGGIO ALTIMETRICO CON INTERPRETAZIONE IMMAGINI DA SATELLITE MONITORAGGIO AVANZATO (operatività in parte immediata e in parte a medio termine) MONITORAGGIO SISTEMA POZZI MONITORAGGIO GEOCHIMICO-AMBIENTALE MONITORAGGIO MICROSISMICO E GEODETICO DI POZZO 4

5 MONITORAGGIO DI BASE 1 - MISURE DI PRESSIONE E DI SATURAZIONE GAS-ACQUA Il monitoraggio in continuo dell'andamento delle pressioni di giacimento, vincolo imposto dal disciplinare che regola l attività di stoccaggio, è considerato un valido strumento di analisi delle dinamiche di migrazione dei fluidi in giacimento, utile anche ai fini della calibrazione della modellistica numerica di reservoir. Esso rappresenta inoltre un supporto indispensabile per le analisi geomeccaniche ed un elemento di integrazione per l'interpretazione del monitoraggio microsismico. L attività di monitoraggio deve essere correlata alla pressione di esercizio prevista. Vengono acquisiti con regolarità profili statici della pressione in pozzo, avendo cura di raggiungere preventivamente condizioni stabilizzate. L'iniezione del gas viene periodicamente interrotta per un tempo sufficiente a consentire la rilevazione della pressione media del giacimento. I controlli sono particolarmente accurati durante il primo ciclo di iniezione, durante il quale si realizzano per la prima volta le condizioni operative di progetto, allo scopo di verificare che il comportamento delle formazioni sia conforme a quello previsto. Nel giacimento di Sergnano (pozzi 7 dir A e 44 or) si farà ricorso anche all utilizzo di sensori remoti a trasmissione elettromagnetica, per il rilevamento della pressione in tempo reale mediante misuratori permanenti alloggiati a fondo pozzo (DPTT wireline). Il programma operativo è stato attualmente messo a punto fino al raggiungimento del 105% della pressione originaria. Programma Il programma messo a punto intende acquisire una serie di informazioni finalizzate alla misurazione dell incremento di pressione e della saturazione in gas-acqua nel livello in alcuni pozzi appositamente predisposti per le operazioni. Il programma operativo di monitoraggio riguardante le acquisizioni di dati di pressione e di saturazione gas/acqua è suddiviso nelle seguenti fasi: fase 1: raggiungimento pressione originaria (P=Pi) fase 2: raggiungimento + 3% della pressione originaria (P=103 Pi) fase 3: raggiungimento + 5% della pressione originaria (P=105 Pi) 5

6 I pozzi interessati dalle operazioni sono i seguenti : pozzo Sergnano 2: pozzo ubicato in posizione strutturale propizia per il monitoraggio del livello di stoccaggio. Acquisizione di log RST. pozzi Sergnano 7 dir A - Sergnano 44 or: dotati di strumentazione per monitoraggio continuo in tempo reale dei valori di pressione di fondo pozzo con strumentazione DPTT wireline e fungeranno pertanto da riferimento per la cadenza delle operazioni programmate pozzi Sergnano 3 - Sergnano 26 dir - Sergnano 36 dir - Sergnano 39 dir: monitoraggio dei valori di pressione con registrazione di profili statici Fase 1: P=Pi Acquisizione log RST: pozzo Sergnano 2 Registrazione valori di pressione: pozzi Sergnano 7 dir A Sergnano 44 or (DPTT wireline) pozzi Sergnano 3 - Sergnano 26 dir - Sergnano 36 dir - Sergnano 39 dir (registrazione profilo statico) Fase 2: P= + 3% Pi Registrazione valori di pressione: pozzi Sergnano 7 dir A Sergnano 44 or (DPTT wireline) pozzi Sergnano 3 - Sergnano 26 dir - Sergnano 36 dir - Sergnano 39 dir (registrazione profilo statico) Fase 3: P= + 5% Pi Acquisizione log RST: pozzo Sergnano 2 Registrazione valori di pressione: pozzi Sergnano 7 dir A Sergnano 44 or (DPTT wireline) 6

7 pozzi Sergnano 3 - Sergnano 26 dir - Sergnano 36 dir - Sergnano 39 dir (registrazione profilo statico) 2 - MONITORAGGIO ALTIMETRICO CON INTERPRETAZIONE IMMAGINI DA SATELLITE Obiettivo di questo monitoraggio è la misura diretta delle deformazioni dei terreni, operata attraverso i movimenti dei Permanent Scatters (PS), utilizzando dati satellitari Radar ad Apertura Sintetica (SAR). La Tecnica dei Diffusori Permanenti (Permanent Scatterers, PS) è uno strumento estremamente efficace per il monitoraggio con accuratezza millimetrica di fenomeni di deformazione della superficie terrestre, basato sull'impiego di serie temporali di immagini radar satellitari (fig. 2). Si può immaginare la griglia di PS come una rete di stazioni GPS (Global Positioning System) naturali, utilizzabili per il monitoraggio di vaste aree di interesse con una frequenza di aggiornamento del dato mensile e con una densità spaziale di punti di misura estremamente elevata (in aree urbane PS/kmq). Dall elaborazione dei dati si ricava un modello digitale di elevazione del terreno e si calcola la differenza di quota tra punti vicini. Utilizzando poi un punto di riferimento all interno dell area esaminata, di cui è nota la quota, è possibile ottenere una misura assoluta di elevazione. I valori di velocità dei dati SAR sono riferiti ad un punto origine a cui viene assegnato il valore zero. Questa approssimazione non permette di utilizzare i valori di velocità forniti come valori assoluti a meno di un integrazione con altri dati di monitoraggio. Tale metodologia è consigliabile soprattutto per giacimenti di stoccaggio di gas naturale interessati da elevate sovrapressioni, ubicati in strutture poco profonde e con caratteristiche geodinamiche complesse. Programma Il programma di monitoraggio dei movimenti del suolo prevede un aggiornamento dei dati con cadenza annuale, attraverso l acquisizione e l interpretazione delle immagini satellitari disponibili relative al sito. 7

8 MONITORAGGIO AVANZATO 3 - MONITORAGGIO SISTEMA POZZI Il monitoraggio del sistema pozzi è finalizzato alla verifica dello stato di corrosione dei materiali metallici e al controllo e manutenzione delle varie attrezzature, al fine di garantirne l integrità meccanica. Programma I controlli per verifica della corrosione vengono effettuati periodicamente tramite una serie di rilevamenti, esami visivi, campagne di misure o eventualmente log, in concomitanza con interventi di pozzo (workover). 4 - MONITORAGGIO GEOCHIMICO-AMBIENTALE Per i progetti P>Pi si rende opportuno provvedere anche ad un monitoraggio di superficie, finalizzato al controllo delle dinamiche di diffusione/migrazione del gas nel giacimento e alla verifica dell assenza di diffusione di gas nelle falde, nei suoli e in aria (fig. 3). Il monitoraggio geochimico - ambientale si effettua mediante un sistema integrato di controllo con rilievi fissi e mobili, acquisiti in continuo, e con campagne periodiche con tecniche di remote sensing, puntuali e areali, con campionamenti di falde, suoli ed aria, discriminando tra le componenti "naturale locale" ed "indotta dal sito". Lo scopo del sistema nel suo complesso è quello di studiare i pattern di migrazione del gas naturale nei vari mezzi, la loro evoluzione nel tempo, la loro associabilità alle fonti di origine. L'eventuale migrazione di gas naturale dal giacimento verso la superficie, oltre le formazioni di copertura, sia che avvenga attraverso le formazioni geologiche sovrastanti sia lungo pozzi con problemi di tenuta, interesserà gli acquiferi presenti negli strati permeabili sovrastanti il giacimento e gli strati di suolo in superficie, oppure potrà diffondersi in atmosfera. Per tenere sotto controllo questi aspetti occorre: monitorare in continuo i principali parametri chimico-fisici dell acqua prelevata, nonché qualitativamente e quantitativamente i gas disciolti nell'acquifero o presenti nel suolo a piccola profondità e nell'aria immediatamente sopra la superficie del suolo 8

9 analizzare i pattern di concentrazione di questi gas e la loro evoluzione areale nel tempo, al fine di riconoscere diffusioni anomale. Programma Il programma è attualmente in fase di progettazione definizione attraverso uno studio di caratterizzazione di dettaglio del sito, attività propedeutica alla progettazione delle reti di controllo e alla programmazione di campagne mobili di rilevamento che saranno attuate con l esercizio del giacimento a P>Pi. 5 - MONITORAGGIO MICROSISMICO E GEODETICO DI POZZO La sorveglianza microsismica in un area può essere attuata, oltre che in superficie, anche in pozzi geognostici appositamente attrezzati. L installazione in pozzo di strumentazione microsismica consiste nella posa di geofoni triassiali e di inclinometri per il controllo geodetico della variazione di inclinazione della formazione in esame, integrati in una serie di moduli strumentati distanziati di alcune decine di metri e posti lungo la parte inferiore del pozzo (fig. 4). Il sistema consente di monitorare in continuo ed in tempo reale eventuali fenomeni relativi al Passive Reservoir Characterization durante le attività di stoccaggio, ed in particolare sugli stress indotti durante l esercizio dello stoccaggio. La metodologia di monitoraggio si basa sulla rilevazione di eventuali modifiche allo stato di stress causate dalla diminuzione (attività di erogazione) o dall aumento (attività di iniezione) della pressione dei pori. Lo studio e il monitoraggio di una eventuale microsismicità associata all esercizio dell attività di stoccaggio può inoltre contribuire ad una migliore caratterizzazione del comportamento meccanico del reservoir. Programma Il programma prevede l installazione nel pozzo Sergnano 45 dir, di recente perforazione (2007) ed espressamente dedicato al monitoraggio del giacimento, di una serie di moduli strumentali attualmente in fase di progettazione avanzata. 9

10 Schema generale della strategia di monitoraggio P>Pi Migrazione gas sotto sealing Migrazione gas lungo pozzi difettosi Alterazione del sealing Migrazioni e fughe di gas in substrato, falde, suoli, atmosfera Monitoraggio GEOCHIMICO AMBIENTALE Monitoraggio GEOMECCANICO Monitoraggio MICROSISMICO Generazione e/o riattivazione faglie Variazioni assetto topografico Monitoraggio TOPOGRAFICO Fig. 1 10

11 Monitoraggio altimetrico Finalità contribuire a controllare i movimenti del suolo mediante il controllo delle variazioni topografiche regionali sorvegliare le micro-deformazioni della superficie topografica al fine di prevenire danni al contesto naturale- antropico circostante Δ R Tecnologie applicabili sistema integrato di misure altimetriche di precisione nell'area del sito interpretazione di immagini radar satellitari Fig. 2 11

12 Monitoraggio geochimico-ambientale Finalità controllare le dinamiche di diffusione/migrazione gas nel giacimento controllare la diffusione di gas nelle falde, nei suoli e in aria discriminando tra le componenti "naturale locale" ed "indotta dal sito" Tecnologie applicabili controllo delle pressioni sistema integrato di rilievi fissi/mobili, in continuo/con campagne periodiche/con tecniche di remote sensing,, puntuali/areali areali,, di falde, suoli ed aria Fig. 3 12

13 Monitoraggio microsismico/geodetico di pozzo Finalità Monitoraggio di fenomeni di fratturazione del sealing fratturazione delle rocce del giacimento formazione/riattivazione di faglie sfruttando la sensibilità e la capacità di localizzazione tipica delle misure effettuate direttamente in in-situ situ Tecnologie applicabili installazione di una rete di sismometri/geofoni triassiali di pozzo (spaziati di alcune decine di metri) post-processing processing delle misure (tecniche tomografiche) ) per rilevare l esatta ubicazione del fenomeno microsismico rilevato Fig. 4 13